可视化拖轮智能调度系统研究与应用

李新照，耿增涛，刘长辉，任福鑫

（1.青岛港国际股份有限公司，山东 青岛 266011；2.山东港口科技集团青岛有限公司，山东 青岛 266011）

港口是具有水陆联运设备和条件，供船舶安全进出和停泊的运输枢纽，是工农业产品和外贸进出口物资的集散地，船舶停泊、装卸货物、上下旅客、补给给养的平台。港口与铁路、公路、水运、航空等一起组成国民经济的命脉，作为综合的运输枢纽和物流集散地，港口在整个运输体系中起到举足轻重的作用。

港口拖轮的主要作业是协助大船在码头的靠离，拖轮调度的主要业务流程是集团调度给拖轮下达作业指令，在下达指令时需对作业船名、泊位、引水、天气，海域等情况进行描述，拖轮和调度的接收应答主要依靠高频，工作中拖轮调度要多次进行重复高频确认，双方都口干舌燥，造成工作量增加。由于作业信息不畅通直观，为不耽误作业造成拖轮常常提前动车出航，造成燃油空耗，因为操作流程的不科学，产生了不必要的消耗，拖轮作业操作过程相对滞后，拖轮燃油消耗成本居高不下。为降低集团调度员的劳动强度，改革传统的拖轮作业调度模式，优化拖轮作业调度流程，降低拖轮作业能耗，本文对拖轮可视化、智能化调度进行了研究。

通过本文研究，一是改进当前的调度操作模式，研究拖轮调度算法，实现拖轮的智能调度，优化拖轮调派作业，实现无声响调度的目的，降低港调工作强度；二是将集团调度、作业船舶、引航艇、拖轮作业等多项信息的互通互联、共享数据，实现科学调度、优化流程、节能减排的目的；三是集合基础数据，为轮驳公司效益分析提供有效数据支持；四是实现对拖轮管理、调度、作业统计、计费的一体化管理。

1 研究内容

1.1 电子海图研究

为实现拖轮智能化调度的直观性，特在拖轮智能调度系统增加海图服务。整理青岛港周围海域的海图数据，进行坐标和格式转换，进行海图切片处理，搭建一套电子海图服务系统，实现海图与地图的统一服务，供拖轮智能调度系统使用，实现可视化的拖轮调度。

1.2 船舶AIS 接口研究

为实时得到船舶以及拖轮的位置并在电子海图展示，研究如何构建与集团船舶动态监控系统的接口服务，实时获取作业船舶以及拖轮的位置信息，并调用电子海图服务。实现拖轮及来港作业船舶的可视化调度与管理。

1.3 拖轮基地的图形化研究

目前，作业港区的拖轮都是统一停靠，靠在一起的拖轮分不出里外档。调度派任务时总要在高频询问，作业多时根本来不及询问就将作业指令发出，导致有些时候里档拖轮作业、外档拉船的情况发生，造成了不必要的油耗、人力劳动。为此系统增加作业区拖轮自动派遣功能，制作模拟靠泊区泊位图，根据拖轮每月停靠位置信息，在拖轮作业结束后自动指派固定泊位，单靠时不需要考虑算法，内外档时按照疲劳程度进行内外档的分配。系统及时将泊位信息上传，使拖轮停靠泊位能够精准定位。当泊位信息不准确时，拖轮可以自行在泊位图上操作泊位位置信息，进行位置信息更正。

1.4 作业任务传达监控研究

解决派送机制单一问题。首先通过4G 网络对作业船舶下发指令，对5 分钟内没有确认作业指令的作业船舶进行语音提醒，3 分钟后还有没响应就进行短信通知，2 分钟后无响应则对集团调度进行作业未送达提醒，由调度高频提醒作业,整个过程预计在5-8 分钟内完成。项目建成后除去作业海区环境的影响外，作业指令送达成功率达到99.8%以上。监控船舶作业过程的每一步状态（接单、离码头、作业开始、作业结束、回基地）。

2 系统主要功能

2.1 建设了集成电子海图、AIS、短信平台于一体的可视化拖轮调度系统

通过集成船舶AIS 信息以及港区的电子海图系统，实现了作业船舶以及拖轮的可视化，可以实时跟踪相关船舶的位置信息。系统与拖轮智能调度算法进行融合，拖轮调度算法给出拖轮调度方案直观的在系统中显示出来，调度人员可直观看到所要作业船舶的位置、调度方案给出拖轮调度方案中拖轮的位置，调度方案直观、形象，调度人员可以判断调度方案的合理性，并可以对调度方案进行更改。通过系统，调度人员实时跟踪拖轮的接收作业指令的情况以及作业指令的执行情况，提升拖轮整体作业效率。

（1）实现了船舶及拖轮的可视化管理。

图1 船舶及拖轮可视化管理

（2）实现调度方案的可视化，算法给出拖轮调度方案通过作业船舶以及拖轮连线的方式显示出来，调度人员可以直观地看到所要使用的拖轮的位置、状态等信息。

图2 拖轮调度方案可视化

（3）实现拖轮基地的可视化，通过点开拖轮基地示意图，拖轮在基地的停靠情况一目了然，调度人员并可以通过点击拖轮及船舶，可以直接调度。

图3 拖轮基地可视化

（4）拖轮作业状态实时跟踪，拖轮的作业指令接收、拖轮动态信息（接收指令、备车、出发、开始作业、结束作业、回基地）在跟踪信息表中直观显示，尤其是对长时间没有接收作业指令的拖轮给出警示处理。

图4 拖轮作业动态实时跟踪

（5）构建多渠道通知拖轮作业的规范，当系统通知拖轮作业时，拖轮没有进行任何操作时，给出短信提示，在短信提示后，拖轮还不执行任何操作，给出电话语音提醒，最后可以给出高频呼叫，确保拖轮按计划执行相关指令。

图5 多渠道信息交互

2.2 建设了完善的拖轮调度管理以及拖轮作业系统

构建了完善的拖轮调度管理系统，实现了拖轮相关作业多信息管理，包括船舶作业计划、拖轮状态、驾驶员以及相关船舶代理、拖轮基地的图形化的管理；构建了调度中心与拖轮之间的消息、短信、语音、高频以及断点续传的多通道的信息通信机制，确保拖轮作业指令及时下达与响应。构建了完善的拖轮作业APP 系统，实现了拖轮作业指令的接收、执行以及反馈。

（1）拖轮终端作业系统可以实时掌握自己的的作业列表，并掌握所有作业船舶的位置、引航员的位置以及协作拖轮的位置信息。便于拖轮驾驶人员根据相关情况执行相应的操作，提升作业效率。

图6 拖轮作业终端可视化操作

（2）构建丰富工具，保证拖轮作业人员掌握各种情况，利用系统可以查询本拖轮的作业历史，船舶的整体昼夜作业计划，并可以进行交接班，在拖轮回基地时可以选择基地的泊位。并实现了信息断点续传功能，保证在网络出现故障的情况下，拖轮作业端可以进行相关的作业，作业不中断。

图7 拖轮作业终端各类操作工具

3 应用案例分析

该系统在青岛港集团中央调度室以及轮驳公司的40 多艘拖轮以及引航艇上应用。系统应用后，效果明显。

（1）实现了拖轮调度可视化。系统应用后，集团调度人员在本系统中即可看到作业船舶、拖轮以及引航艇的实时位置，解决了调度人员在多个系统之间进行切换的问题，减少了调度人员的工作量。

（2）实现了调度指令的实时跟踪。当调度人员的下发拖轮作业指令后，拖轮接收指令中接单、备车、准备出发、就位、开始作业、作业完成、回基地等状态实时在系统中进行显示，调度人员可根据作业指令执行情况进行调整，提升了拖轮的整体作业效率。

（3）降低了拖轮的能耗。在拖轮作业系统中，驾驶员可以实时跟踪作业船舶、协作拖轮以及引航艇的位置，便于确定备车以及出发时间，减少了拖轮的空驶时长，降低了拖轮的整体能耗，节能减排效果明显。

4 结束语

本文通过在拖轮调度管理中集成电子海图、AIS 以及短信平台等系统，实现了拖轮的可视化调度，调度人员可以直观地查看拖轮以及作业船舶的位置，并可以实时跟踪拖轮作业指令的执行情况；在拖轮上驾驶员通过系统可以直观的看到作业船舶的位置以及配合引航员的位置以及协同作业拖轮的位置，便于拖轮驾驶员确认备车以及出发时间，减少拖轮的空驶时长。通过该系统的实施，提升了拖轮调度的智能化水平，减少了调度人员的工作量，提升了拖轮作业整体效率，同时减少了拖轮的空驶时长，降低了拖轮的能耗。